H13钢带温回火的缺陷是什么?如何预防?
答:热作模具钢H13的热处理1020℃奥氏体化处理之后的马氏体转变点Ms为340~250℃。常规热处理工艺是:一段或两段温度预热+1020℃奥氏体化,加热系数a=1.5~1.8min/mm(电阻炉加热),淬火方式:油冷,常用回火温度580~600℃×2~3次,硬度48~45HRC,二次硬化温度560℃。
中小型尺寸锻模淬火之后回火入炉时的工件表面温度高于150℃或心部温度≥310℃, 高温回火之后的硬度仍然可以达到49HRC,纯从硬度值难以判定工件的质量,但是在使用过程中会形成模具早期开裂失效。
这是由于工件在淬火过程中的过冷奥氏体没有发生马氏体转变,在紧接着的回火过程中发生贝氏体转变或过冷奥氏体回火分解析出碳化物,这些碳化物在晶界上聚集长大,弱化晶界。模具使用中出现沿晶界断裂,降低钢的断裂抗力。H13等转变图以及高温回火碳化物析出温度见图7-2。
560℃回火以后工件的硬度仍然可以达到≥48HRC。
模具带温回火的情况容易在真空气淬的工艺过程中出现。这是由于淬火之后的室温冷却时间较长,容易从冷却时间上误判工件的实际存在温度。对于分级淬火的工件这种现象出现较少。
避免这种缺陷的方法是淬火冷却时要冷却同时注意室温冷却时间和冷却温度。保证工件的实际温度在120℃以下,再进行回火。
H13锻后空冷获得的组织是什么?
答:H13钢是空冷硬化热作模具钢,该钢广泛应用于制造热挤压模具、锻模、压铸模等,在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性和耐磨性。
由于锻造加热温度高,奥氏体的稳定化进一步提高,锻后空冷就会形成马氏体、贝氏体组织(见图7-3)。所以在锻造之后要注意工件的开裂问题,应该及时进行球化退火。
H13钢锻后空冷就会形成马氏体、贝氏体组织
H13和45在淬火之后都采用560℃回火处理有什么区别?
答:在钢的回火温度与硬度的曲线中,主要有两种形式:一种是随着回火温度的提高,工件的回火硬度降低,另一种是随着回火温度的升高,工件的硬度由降低而升高,即“马鞍形”曲线,具有二次硬化峰值。
H13淬火回火,在回火过程中具有二次硬化能力,回火曲线中有二次硬化峰,约520~℃,回火温度一般位于和高于二次硬化峰值温度,回火之后的组织中含有马氏体贝氏体等组织。部分继承了淬火工序,所以,回火次数需要多次,每后一次回火都是对前一次回火形成的非平衡组织进行回火,才能充分达到回火效果。组织中的显著特点是具有高的红硬性。
45钢是碳素结构钢,不具有二次硬化能力,在560℃回火得到回火索氏体组织,具有良好的强韧性。回火中没有非平衡组织残余。
所以两者虽然都是560℃回火处理,但是其本质是完全不同的。
根据碳和合金元素含量划分3Cr2W8V属于什么钢?3Cr2W8V热处理淬火加热脱碳,能否补碳之后再重新淬火处理?
答:3Cr2W8V是半高速钢,根据相图可以判定其为过共析钢。热处理工艺:预热820~850℃,最终加热1050~1100℃,淬火介质是油冷,回火温度600~620℃,硬度可以达到:40~47HRC。热处理的加热温度高,脱碳敏感,对于热处理后不切削加工的模具钢热处理是必须防止脱碳,脱碳后不能采用补碳的方式解决。补碳后正常淬火,会形成粗大马氏体组织,使用中早期开裂。
热锻模淬火油冷的计算公式使用前提是什么?
答:在热锻模的热处理过程中,往往需要预测淬火过程中在油冷介质中的时间。目前计算冷却时间有4种经验公式:
(1)t=[h/100+(1~1.2)]2×4;模具出油温度约200℃。
(2)t=K×V/S;模具出油温度在90~130℃,静止油冷系数K取1.12,搅拌油冷系数K取1.28。
(3)t=0.32×V/S; 模具出油温度在220~250℃。
(4) t=(h/40)2+ab/[40(a+b)];适用于小锻模油中分级再等温处理的计算。
式中:a、b、h分别是锻模的长、宽、高,单位:mm;V是锻模模块体积,S是锻模模块表面积。
这些公式是建立在5CrMnMo锻模的实验基础之上。有在实际生产中的使用材料不完全是5CrMnMo等中温加热的锻模,目前有H13、5Cr2等高温的加热的锻模,在淬火冷却时需要预测油冷淬火时间时,使用这些公式偏差就比较大,解决办法是,参照第2章《热处理工艺与设备技能》的“36、如何确定单件热处理工件淬火冷却时的时间?”中的图2-7“冷却不同直径分别在水、油和空气中冷却时曲线”,使用这个曲线图和实际生产吻合的较好,比上述计算公式的结果准确。
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